新型太赫茲波導(dǎo)的研究.pdf

1、太赫茲輻射是波長(zhǎng)介于毫米波與紅外線之間，頻率在0.1THz-10THz之間的電磁輻射。隨著太赫茲輻射源，探測(cè)器和其他電子設(shè)備的發(fā)展，有效傳輸太赫茲波是一個(gè)成功的太赫茲系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前所研究報(bào)導(dǎo)的用于太赫茲波傳輸?shù)牟▽?dǎo)損耗一般都大于1dB/m，不適合用于長(zhǎng)距離傳輸。因此研究一種低損耗，能遠(yuǎn)距離傳輸太赫茲波的波導(dǎo)是很有實(shí)際意義的。
　　本文主要介紹了太赫茲金屬空芯波導(dǎo)以及介質(zhì)/金屬波導(dǎo)，詳細(xì)分析了兩種波導(dǎo)的傳輸損耗。系統(tǒng)地分析了對(duì)波導(dǎo)

2、傳輸損耗造成影響的各方面因素。然后對(duì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)材料進(jìn)行了改進(jìn)，提出了聚四氟乙烯波導(dǎo)和石墨烯/聚四氟乙烯空芯波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并用有限元方法系統(tǒng)的分析了波導(dǎo)的傳輸損耗。
　　首先，分析了金屬空芯波導(dǎo)中THz波的傳輸機(jī)理，并且得出了各個(gè)模式的損耗隨著參數(shù)變化的曲線圖。能在太赫茲空芯波導(dǎo)傳輸?shù)哪Ｊ接泻芏啵饕牡碗A模有TE01模，TE11模，TM01模和TE21模。其中TE01模具有最低的傳輸損耗。
　　其次，介紹了有限元數(shù)值分析方法

3、，介紹了Comsol模場(chǎng)仿真軟件。使用Comsol軟件對(duì)太赫茲空芯金屬波導(dǎo)進(jìn)行了仿真求解，得出波導(dǎo)中存在的主要模式種類，以及每種模式的場(chǎng)分布和傳輸損耗，并且與理論公式給出的損耗值進(jìn)行比較，
　　隨后研究了太赫茲介質(zhì)/金屬波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，討論了其主要模式的傳輸損耗。通過(guò)理論分析，討論了介質(zhì)層厚度、介質(zhì)層種類、金屬厚度、波導(dǎo)芯徑、傳輸波長(zhǎng)對(duì)傳輸損耗的影響，為確定介質(zhì)/金屬空芯波導(dǎo)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和最佳材料提供了依據(jù)。
　　論文的最后，

4、提出了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的聚四氟乙烯波導(dǎo)和石墨烯/聚四氟乙烯波導(dǎo)，并通過(guò)有限元方法系統(tǒng)的分析了兩種波導(dǎo)中影響模式損耗的各因素。在內(nèi)半徑等于4mm，包層厚度等于0.5mm的聚四氟乙烯波導(dǎo)中，工作頻率時(shí)0.5THz時(shí)，基模HE11模的損耗可以達(dá)到0.398dB/m。在內(nèi)半徑為4mm，包層厚度等于0.5mm的石墨烯/聚四氟乙烯波導(dǎo)中，偏置電壓等于10V，工作頻率等于0.5THz時(shí)，TE01模的損耗為0.58dB/m。HE11模的損耗可達(dá)到0.6215d